减温减压器与蒸汽喷射压缩装置在锅炉供热系统中的热经济性分析

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减温减压器和蒸汽喷射压缩装置的基本工作原理,提出了使用蒸汽喷射压缩装置能有效解决供热系统中供、需参数的不一致问题。通过实例比较了在供热系统中使用蒸汽喷射压缩装置与减温减压器所产生的经济效益。
1. 减温减压器的工作原理和使用情况
    减温减压器是将高参数蒸汽降为低参数蒸汽的专业设备,其工作原理是对热源(电站、工业锅炉和热电厂等)输送来的一次(新)蒸汽压力、温度进行减温、减压,使其二次蒸汽的压力、温度达到生产工艺要求。
现某供热工程共需要1.3 MPa、250 ℃的过热蒸汽约11 t/h,而现在已有汽源所提供的蒸汽参数只有2 种:①3.7 MPa、380 ℃的中压蒸汽;②1.0 MPa、300 ℃的低压蒸汽。
只有对中压蒸汽减温、减压,才能满足使用。
通过计算得出,新蒸汽约为10 t/h,减温水约为1 t/h,全年新蒸汽约需1.0×105 t。这部分蒸汽导致机组减少发电约1 000 kW·h,每年减少发电7.0×106 kW·h(设备年运行均以7 000 h 计算)。通过以上分析可知,每小时近10 t 的新蒸汽直接被减温、减压成较低等级的蒸汽,热能梯度没有得到利用,并不节能,长期投用后无法合理利用蒸汽的热能梯度,能源浪费严重,电站整体的热效率较低。
2. 蒸汽喷射压缩装置的工作原理和使用情况
    蒸汽喷射压缩装置是提高低压蒸汽压力的专用设备,其原理是利用高压蒸汽(驱动蒸汽),通过喷咀喷射产生的高速气流将低压蒸汽吸入,使其压力和温度提高,使高压蒸汽的压力和温度降低,从而使低压蒸汽的参数满足不同用户企业的要求,利用了以往无法利用的蒸汽,达到了节能的目的。蒸汽喷射压缩装置中装有针型调节阀,能保证用汽蒸汽压力在流量30%~100%的范围内不变。
据统计,一般工况下,低压参数蒸汽都含有较大的余量。根据蒸汽喷射压缩装置的原理和可使用汽源的压力情况不难看出,1.0 MPa、300℃的低压蒸汽可作为蒸汽喷射压缩装置的低参数蒸汽使用,而3.7 MPa 的中压蒸汽可作为蒸汽喷射压缩装置喷射推动力蒸汽。
因此,这两种蒸汽能满足蒸汽喷射压缩装置的使用要求。
同样不考虑汽水损失,且假定减温水全部转变为蒸汽,某供热工程共需要1.3 MPa、250 ℃的过热蒸汽约11 t/h,设进入蒸汽喷射压缩装置中的压蒸汽参数3.7 MPa、380 ℃为Q1,t/h,低压蒸汽1.0 MPa、300 ℃为Q2,t/h,通过蒸汽喷射压缩装置可产生10 t/h1.3 MPa、320 ℃蒸汽,再投入约1 t/h的减温水即可满足某工程外供所需的蒸汽参数要求。因此,使用蒸汽喷射压缩装置来实现蒸汽压力匹配是可行的。这部分被使用的中压蒸汽可使机组减少发电约400 kW·h,每年减少发电2.8×106 kW·h(设备年运行均以7 000 h 计算),能有效地解决蒸汽压力匹配问题,可适用于供热系统中供、需参数的不一致问题,避免使用减温减压器所产生的节流损失,从而提高热经济性,是一种高效的节能产品。
3. 效益比较
根据以上减温减压器方案和蒸汽喷射压缩装置方案需要使用的不同品质的参数的流量,蒸汽喷射压缩装置方案更多地利用了低能级的蒸汽。使用减温减压器每年消耗中压蒸汽70 000 t,减温水7 000 t,使用蒸汽喷射压缩装置每年消耗中压蒸汽3.05×106 t,低压蒸汽4.65×106 t,减温水7 000 t。但从能量转换的角度考虑,每吨3.7 MPa、380 ℃的中压蒸汽折算成标煤约108 kg/h,每吨1.0 MPa、300 ℃的中压蒸汽折算成标煤约104 kg/h。因此,使用蒸汽喷射压缩装置每年节约能量折算成标煤约186 t/h(设备年运行均以7 000h 计算)。每吨标煤按照900 元计算,每年直接节约费用约16.7 万元。因此,在供热系统中,蒸汽喷射压缩装置具有更高的经济效益,是挖潜增效的手段之一。蒸汽喷射压缩装置供热与减温减压器供热相比较,由于使用的中压蒸汽更少,所以,增加了汽轮机的热化发电量。以上计算结果说明了使用蒸汽喷射压缩装置将少用6.64 t/h参数为3.7 MPa、380 ℃的中压蒸汽。由于低压蒸汽不能用于发电,如果这部分中压蒸汽用来发电,则每年会增加发电量7.2×106 kW·h(设备年运行均以7 000 h 计算)。每度电量按照0.4 元计算,每年直接节约费用约288 万元。由此可见,就以上供热系统运行工况而言,使用蒸汽喷射压缩装置方案可以产生经济效益约304 万元。因此,用高参数蒸汽提升低参数蒸汽达到中间参数蒸汽,可利用一部
分已做功发电的低压蒸汽减少冷凝损失,增加热经济性,这是蒸汽喷射压缩装置供热的主要优点。但目前蒸汽喷射压缩装置的运行噪声较大,必须增设专用的隔音罩。此外,因多设置了1 条进口低压管道,管道在厂房内的布置需要更多空间,同时,投资成本会相应增加。
综上所述,使用蒸汽喷射压缩装置有效提高了供热系统的热经济性,从而节省减温水系统的投资。根据生产厂家提供的设备资料,同吨位的蒸汽喷射压缩装置的价格与进口减温减压器相当,在较短的时间内就可收回投资,且在技术上较为成熟,设备结构简单,安全性和可靠性较高,安装、使用方便。因此,建议在建设热网时,在各方面条件具备的情况下安装蒸汽喷射压缩装置,从而为电厂热电联产节能降耗作出更大的贡献。
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